綠色紡織纖維的性能與應(yīng)用

宋海玲

(德州學(xué)院紡織服裝工程學(xué)院，山東 德州 253023)

綠色纖維的真正含義包括生命、節(jié)能和環(huán)保三方面。從生態(tài)角度來講，所謂綠色纖維即是：(1)纖維在種植或生產(chǎn)過程中未受污染，特別是未受到農(nóng)藥、化肥及有毒化工原料的污染；(2)纖維在生產(chǎn)過程中不會對環(huán)境造成污染；(3)纖維制成用品后可回收或能自然降解，不會對生態(tài)環(huán)境造成危害；(4)生產(chǎn)纖維的原料主要來自于再生資源或廢棄物，不會造成生態(tài)平衡的失調(diào)和掠奪性資源的開發(fā)；(5)纖維及其制成品對人體具有某種或多種保健功能。綠色紡織品由于其環(huán)保性、健康性及舒適性而受到人們的青睞。在地球資源日漸枯竭，人類生存環(huán)境受到嚴(yán)重污染的今天，開發(fā)綠色紡織纖維尤為迫切?，F(xiàn)在已開發(fā)出的綠色紡織纖維有采棉、竹原纖維、大麻纖維、Lyocell纖維、甲殼素纖維等。

1 彩棉

1.1 彩棉的性能

天然彩色棉因其具有天然色彩，無需人工染色，可以減輕生態(tài)壓力，所以被譽(yù)為“生態(tài)棉”。天然彩色棉自古有之，但因其纖維品質(zhì)較差，過去未能推廣應(yīng)用。當(dāng)代生物技術(shù)高速發(fā)展，用遺傳育種方法可以將不同顏色的基因移植到原棉D(zhuǎn)NA中，得到不同色彩的天然彩色棉。全世界彩色棉育種和研究工作始于20世紀(jì)60年代末。據(jù)有關(guān)資料的不完全統(tǒng)計，目前已經(jīng)開展天然彩色棉種植、研發(fā)和生產(chǎn)的國家有中國、美國、土耳其、以色列、埃及、俄羅斯、秘魯、墨西哥等27國[1]。一些國家如韓國、印度尼西亞以及整個歐洲對天然彩色棉的興趣也與日俱增。

目前，天然彩棉的種植技術(shù)已比較成熟，種植規(guī)模逐年擴(kuò)大，纖維品質(zhì)也有了較大改進(jìn)，生產(chǎn)的天然彩色棉主要品種是陸地棉，色系主要有綠色和棕色，但其顏色深淺存在較大差異。

彩色棉纖維的內(nèi)在質(zhì)量較陸地白棉纖維差，強(qiáng)度低，纖維短而細(xì)。彩色棉的短絨含量較白棉高，嚴(yán)重地影響彩色棉的紡紗工藝和成紗質(zhì)量，是彩色棉紡紗時制成率低、斷頭多、成本高、成紗不光潔和毛羽多的原因。彩色棉的雜質(zhì)含量較白棉高，最高時可達(dá)9.8%，特別是綠色棉，雜質(zhì)中不孕籽在軋花過程中，被機(jī)器軋碎后成為帶纖維籽屑，紡紗時極難清除，成為織物表面不光潔的疵點(diǎn)。

1.2 彩棉的應(yīng)用

天然彩色棉最適于開發(fā)貼近皮膚的紡織品和服裝系列產(chǎn)品，如內(nèi)衣、T恤衫、文化衫、背心、睡衣、襪子等，使其名副其實(shí)地成為人類第二健康肌膚；同時開發(fā)貼近皮膚的床上用品類、毛巾類、童毯、線毯類等家紡產(chǎn)品，尤其適合開發(fā)嬰幼兒系列產(chǎn)品；還可以開發(fā)一些家居休閑裝系列產(chǎn)品和無毒保健功能型彩色棉系列紡織品，使天然彩色棉“綠色+保健”的生態(tài)特色更加突出，使天然彩色棉紡織品真正成為質(zhì)量優(yōu)秀、環(huán)境優(yōu)秀的雙優(yōu)產(chǎn)品。

2 竹原纖維

2.1 竹原纖維的性能

竹子在生長過程中不受污染，是純天然材料。竹子自身具有抗菌、抑菌、防紫外線等特點(diǎn),故竹原纖維產(chǎn)品也具有抗菌等特效，是適應(yīng)世界發(fā)展潮流的綠色環(huán)保產(chǎn)品。由于竹子生長周期短,而且生長適應(yīng)性好,對環(huán)境沒有特別的要求，隨處可長，成本相對較低,原料供應(yīng)不成問題，因此，開發(fā)和研究竹原纖維產(chǎn)品對合理開發(fā)利用我國的竹資源，推動國家林業(yè)和紡織業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級具有深遠(yuǎn)的意義。

竹纖維按選材及加工工藝不同可分為竹漿纖維和竹原纖維兩類。竹原纖維又稱天然竹纖維，它是采用機(jī)械、物理的方法，通過浸煮、軟化等多道工序，去除竹子中的木質(zhì)素、多戊糖、竹黏、果膠等雜質(zhì)后，從竹竿中直接提取的原生纖維。這種纖維在獲取過程中不含化學(xué)添加劑，是一種真正意義的純天然纖維。

通過熱重分析發(fā)現(xiàn)天然竹纖維在260 ℃時開始分解，540 ℃時完全分解，熱穩(wěn)定性優(yōu)于棉纖維、亞麻纖維和苧麻纖維。竹原纖維的空隙、凹槽與裂紋，猶如毛細(xì)管，可以在瞬間吸收和蒸發(fā)水分，故有“會呼吸的纖維”之稱。竹原纖維具有較強(qiáng)的抗菌和殺菌作用，抗菌效果具有一定的光譜效應(yīng)。對氨氣的除臭率為70%～72%，對酸臭的除臭率達(dá)到93 %～95%，具有抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和白色念珠菌的作用，以及良好的防紫外線作用[2]。

2.2 竹原纖維的應(yīng)用

竹原纖維具有綠色生態(tài)環(huán)保特性，利用其抗菌防臭功能，可用于制作被褥、枕頭的填充料，浴簾、襪子、內(nèi)衣以及地毯、醫(yī)用品等；竹原纖維還可與不同紗線混紡、交織，優(yōu)勢互補(bǔ)，達(dá)到改進(jìn)織物服用性能的目的。利用紗線結(jié)構(gòu)的變化，在織物表面可顯現(xiàn)出各種不同風(fēng)格的效應(yīng)。開發(fā)薄型面料尤應(yīng)采用各種輕巧的花式紗線。大力開發(fā)雙層、多層織物，開發(fā)多層復(fù)合產(chǎn)品可以獲得獨(dú)特的雙面效果。織物形式多樣化、織物組織復(fù)雜化、表面形狀凹凸化、彈力織物經(jīng)緯化,是向輕薄、彈性,高科技、高附加值化發(fā)展的重要開發(fā)方向。除此之外,還應(yīng)大力開發(fā)竹原功能性非織造布產(chǎn)品。

3 大麻纖維

3.1 大麻纖維的性能

大麻是一種歷史悠久并伴有爭議的纖維，過去主要用以制造繩索、帳篷或家用裝飾織物。上世紀(jì)90年代起，人們看好大麻纖維具有良好的生態(tài)性能，其織物服用舒適涼爽、抗菌保健、不霉不蛀、耐用粗獷、防紫外線輻射能力強(qiáng)，但大麻織物卻存在粗糙刺癢、硬板易皺以及縮水率大等弱點(diǎn)。為了獲得柔軟而細(xì)長的大麻纖維，人們采用了一些新的技術(shù)，如引入新的種植技術(shù)，由傳統(tǒng)的露水漚麻方式轉(zhuǎn)為采用新技術(shù)把生麻莖留在地里，直到麻莖輕微漚過頭，也可不經(jīng)漚麻，而是充分利用機(jī)械、化學(xué)和生物處理的方法對大麻纖維作進(jìn)一步改性加工，采用生物酶結(jié)合柔軟處理方法，這些對于改善大麻織物服用性能取得了較好效果，人們開始用大麻纖維制造衣著用紡織面料，國內(nèi)外市場空間較大。

大麻纖維的吸濕排汗性能格外好，貼身穿著不僅舒適，而且特別爽身。據(jù)測算，穿著大麻服裝與棉織物相比，可使人體感覺溫度低5℃左右，與化纖織物比更覺涼爽；大麻纖維具有良好的抗靜電性能，干燥的大麻纖維是不良導(dǎo)電體，其抗電擊穿能力比棉纖維高30%左右，是良好的絕緣材料；大麻纖維耐熱性能是其它纖維望塵莫及的，在370 ℃時不改變顏色，因此特別適宜做防曬服裝和各種特殊需要的工作服、汽車座墊、裝飾用布等；大麻纖維具有良好的防紫外線性能，一般的大麻織物無需特別整理即可屏蔽95%以上的紫外線；大麻纖維具有抗霉抑菌作用，對金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌、大腸桿菌、白色念珠菌有明顯抑菌效果。

3.2 大麻纖維的應(yīng)用

大麻纖維的紡織及非紡織應(yīng)用前景廣闊。紡織應(yīng)用中，目前已能紡出27.78 tex 的純大麻紗，大麻與其它紡織纖維混紡性能良好，大麻紡織產(chǎn)品具有天然保健功能，大麻/毛混紡織物可防蟲蛀，大麻鞋襪能防治腳氣，大麻內(nèi)衣不出汗斑、無異味，大麻床上用品潤膚護(hù)發(fā)、舒適爽身[3]。

在非紡織應(yīng)用中，利用大麻纖維的優(yōu)良性能，國外已開發(fā)出一系列具有可生物降解性能的新產(chǎn)品，如防霉抗菌貯藏盒、包裝箱、隔層墊(用于食品、禽蛋、果品的貯藏與運(yùn)輸銷售)、高檔機(jī)械零件(含大麻60%～70%)、大麻纖維加強(qiáng)塑料制品、園林產(chǎn)品等。

4 Lyocell纖維

4.1 Lyocell 纖維的性能

20 世紀(jì)70年代英國考陶爾茲公司開發(fā)了新型溶劑紡纖維素纖維(商品名為 Lyocell)，它是以N —甲基嗎啉—N —氧化物(NMMO)的濃水溶液為溶劑，以 NMMO 的稀水溶液為凝固劑，采用濕紡工藝得到的一種具有環(huán)保性能的綠色纖維，我國也稱之為“天絲”。Lyocell纖維以其全新的環(huán)保型纖維制造工藝而倍受關(guān)注，其生產(chǎn)流程短，溶劑無害且能回收循環(huán)利用，無廢棄物無污染物，產(chǎn)品能生物降解，原料纖維素儲量豐富且可再生。

Lyocell 纖維的強(qiáng)度比一般的纖維素纖維高許多，吸濕性較好，吸濕回潮率達(dá)11.5%，斷裂伸長較小。其織物水洗后變形較小[4]。較高的濕模量賦予纖維在小負(fù)荷及中等負(fù)荷作用下產(chǎn)生的變形較小，使織物具有較高的尺寸穩(wěn)定性和抗皺性。因此，由Lyocell 纖維織物做成的服裝可洗性好。

4.2 Lyocell 纖維的應(yīng)用

Lyocell 纖維集天然纖維與合成纖維的優(yōu)異性能于一身，能開發(fā)出多種新穎獨(dú)特的產(chǎn)品。在服用、裝飾及產(chǎn)業(yè)用三大領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。可用于制造針織物、機(jī)織物和非織造織物，可加工成服裝、家庭裝飾織物及工業(yè)用布等。Lyocell纖維受堿溶液作用易出現(xiàn)“原纖化”而使織物表面產(chǎn)生特殊的桃皮絨效果，賦予服裝優(yōu)良的手感和外觀。

此外，Lyocell纖維能滿足各類難度甚高的染色要求，它與其他纖維復(fù)合，可以提高各種紡織品的附加值，并產(chǎn)生不同的效果，這對于Lyocell纖維的紡織加工及產(chǎn)品使用十分有利。

5 甲殼素纖維

5.1 甲殼素纖維的性能

甲殼素是一種動物纖維素，廣泛存在于蟹、蝦、昆蟲等甲殼動物的殼內(nèi)和蘑菇、真菌、細(xì)菌等細(xì)胞內(nèi)。將蟹、蝦等甲殼粉碎、干燥，經(jīng)脫灰、去蛋白質(zhì)等化學(xué)和生化處理，并溶于適當(dāng)?shù)娜軇┲?，可以用濕法紡絲方法制成纖維。

甲殼素纖維具有優(yōu)良的吸濕和透氣性能，吸濕率可達(dá)400%～500%，吸汗保溫，穿著十分舒適[5]；甲殼素纖維具有優(yōu)良的抗菌性，對大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌、乳酸桿菌等常見菌種具有很好的抑菌作用；甲殼素及其衍生物在生物體內(nèi)可以被降解，不會有蓄積作用，產(chǎn)物也不與體液反應(yīng)，對組織無排異反應(yīng)，因此有良好的生物相容性；甲殼素纖維呈堿性和高度的化學(xué)活性，對活性染料等纖維素纖維染色用染料有優(yōu)異的染色性能和上染率；甲殼素和纖維素都是天然的高分子材料，具有生物可降解的特性，是真正的綠色環(huán)保紡織原料。

5.2 甲殼素纖維的應(yīng)用

甲殼素纖維純紡紗被用于醫(yī)用手術(shù)縫合線和敷料醫(yī)用產(chǎn)品,其混紡紗用于民用針織面料及成衣等產(chǎn)品的開發(fā)。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，用來制成手術(shù)縫線、人工皮膚等，其優(yōu)點(diǎn)是與皮膚的親和力較強(qiáng)，不會輕易引起皮膚感染和發(fā)炎，并有抗菌和抗過敏作用，用它制成的醫(yī)療用品如手術(shù)服、醫(yī)院床單等，用過之后廢棄可迅速降解。

對甲殼素殼聚糖進(jìn)行改性可賦予其不同的特性，并廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境、紡織、印染、造紙、食品、日用化妝品等領(lǐng)域，是一種高科技“綠色”材料。作為紡織用纖維，其織物具有良好的透氣、透濕、吸濕性和抗彎剛度，并具有很好的抗菌性，符合綠色環(huán)保要求。已有公司將甲殼素纖維紗線和其混紡紗線針織成各種面料[6]。

6 綠色紡織纖維的發(fā)展趨勢

真正開發(fā)綠色紡織品任重而道遠(yuǎn)，目前應(yīng)該努力發(fā)展的方向有以下三個方面：

(1)進(jìn)一步研制開發(fā)彩色纖維。21世紀(jì)要研發(fā)的天然彩色纖維有彩色棉、彩色蠶絲、彩色羊毛等，彩色纖維可以部分避免由于印染造成的紡織廢水污染，但目前大力推廣還有一定難度。首先，現(xiàn)有的天然彩色纖維顏色單調(diào)，色譜不全，很難生產(chǎn)顏色鮮艷、深色纖維；其次，產(chǎn)量較低，纖維的強(qiáng)度、長度、可紡性較普通纖維差，加工困難，制成率低，生產(chǎn)批量小則設(shè)備清理麻煩，因而最終產(chǎn)品價格高，外觀不理想。

(2)研制新型綠色纖維素纖維。纖維素纖維由于有著良好的吸濕性，因而穿著舒適，用途廣泛，但黏膠纖維的生產(chǎn)對環(huán)境污染嚴(yán)重，在發(fā)達(dá)國家已受到限制，其替代產(chǎn)品Lyocell纖維(天絲)正逐漸受到人們青睞。目前制約其發(fā)展的因素有三項：一是原料來源為高質(zhì)量漿粕，主要為木料，而我國由于環(huán)保要求，限制砍伐森林，因此開發(fā)其他來源較豐富的纖維素纖維原料替代木材已成為新的研究課題；二是Lyocell纖維具有原纖化的特性，利用原纖化我們可以生產(chǎn)桃皮絨織物，但這種特性也不可避免地限制了它在某些紡織品領(lǐng)域中的應(yīng)用；三是與黏膠纖維及其他化纖相比，其價格偏高，使其制成品總成本上升。

(3)進(jìn)一步發(fā)展可生物降解纖維。隨著石油資源的枯竭，森林的過度砍伐，人類必須尋找開發(fā)更多的可制成纖維的原料，且當(dāng)這類紡織品在失去使用價值后能回收再利用或可在較短時間內(nèi)在陽光、水、微生物作用下分解。可生產(chǎn)這類纖維的原料很多，如用玉米、小麥等淀粉原料制成的聚乳酸纖維，從海藻類植物中提取的海藻纖維等。這些纖維不僅可天然降解，有的還具有止血、生物相容性及抗菌等保健功能。因此在不久的將來有可能得到進(jìn)一步的發(fā)展。

[1]楊建忠.新型紡織材料及應(yīng)用[M].上海:東華大學(xué)出版社,2003.

[2]邢聲遠(yuǎn).會呼吸的純天然竹原纖維紡織品[J].北京紡織,2003(24)3:36-37.

[3]高志強(qiáng),馬會英.大麻纖維的性能及其應(yīng)用研究[J].北京紡織,2004,25(6):30-31.

[4]董奎勇,楊萍.Lyocell纖維發(fā)展概況及趨勢[J].中國纖檢,2004(11):40-42.

[5]吳東來.甲殼素纖維的開發(fā)與應(yīng)用[J].針織工業(yè),2004(2):56-57.

[6]邢聲遠(yuǎn).紡織新材料及其識別[M].北京:中國紡織出版社,2002.